Question

探究电流与电压、电阻的关系．
【提出问题】通过导体的电流与导体两端电压及导体电阻的大小有什么关系？
【猜想】①导体的电阻一定时，通过导体的电流与其两端电压成正比；
②导体的电阻一定时，通过导体的电流与其两端电压的平方成正比；
③导体两端的电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比．
【实验器材】电源（电压恒为4.5V），电流表、电压表各一只，开关一个，三个定值电阻（5Ω、10Ω、15Ω），两只滑动变阻器（20Ω 2A、50Ω 1A），导线若干．
【实验过程】
（1）根据电路图连接实物图．
（2）小明按图连接电路后，闭合开关，发现电流表有示数，电压表指针超过量程．小明操作中的错误是

滑动变阻器阻值没有全部接入电路

．
（3）小明改正错误后继续实验，通过改变定值电阻R两端的电压，测得电流、电压的值如表一．分析数据可得出猜想

①

是正确的．
表一                                                                  表二

电压U/V	1.2	1.6	2.0	2.4	2.8		电阻R/Ω	5	10	15
电流I/A	0.12	0.16	0.20	0.24	0.28		电流I/A	0.30	0.15	0.10

（4）小红在探究猜想③时，先将5Ω的电阻连入电路中，闭合开关，移动滑片，使与电阻并联的电压表的示数为1.5V，并记下电流值；再分别改接10Ω、15Ω的电阻，重复上述实验，得到了表二中的实验数据．分析数据得出，猜想③是正确的．实验中，小红多次移动变阻器滑片的目的是

保持电阻两端电压不变

．
（5）小华在探究猜想③时，重新设计了电路，保持电压表的示数为3V，得到了与表二相同的数据，也完成了实验探究．小华与小红的实验相比不同之处是：

电压表与滑动变阻器并联

．
【知识拓展】
（6）小明实验时选择的是

10

Ω电阻．
（7）小红实验时选择的变阻器规格是

50Ω1A

．

Answer 1

分析：（2）连接完电路，闭合开关前，滑动变阻器接入电路的阻值应为滑动变阻器的最大阻值．
（3）根据表一数据，看在阻值一定的情况下，电压与电流的比值有什么特点，从而得出结论．
（4）要探究“导体两端的电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比”应保持导体两端的电压不变．
（5）由表二可知电阻两端的电压U=I₁R₁=0.30A×5Ω=1.5V，此时滑动变阻器两端的电压是4.5V-1.5V=3V，
电压表示数是3V，由此可见，电压表测的是滑动变阻器两端的电压．
（6）根据表一数据，由欧姆定律求出小明所用电阻的阻值．
（7）由串联电路特点及欧姆定律求出当电路电流为0.10A时滑动变阻器接入电路的阻值，据此判断所用滑动变阻器的规格．

解答：解：（2）闭合开关，电流表有示数，电路不存在断路；由电路图知，滑动变阻器滑片在最左端，滑动变阻器阻值没有全部接入电路，接入电路的阻值为零，闭合开关时，滑动变阻器滑片应在最右端，滑动变阻器滑片位置错误；
故答案为：滑动变阻器阻值没有全部接入电路．
（3）由表一数据可知，在电阻一定的情况下，流过导体的电流与导体两端的电压成正比，由此可知猜想①时正确的．
故答案为：①．
（4）要验证猜想③需要保持电阻两端电压不变，每次更换电阻后移动滑片的目的是保持电阻两端电压不变．
故答案为：保持电阻两端电压不变．
（5）由表二可知电阻两端的电压U=I₁R₁=0.30A×5Ω=1.5V，由串联电路特点知，滑动变阻器两端的电压是4.5V-1.5V=3V，
而电压表示数是3V，则电压表与滑动变阻器并联，测滑动变阻器两端的电压．
故答案为：电压表与滑动变阻器并联．
（6）由表一数据可知，小明所用电阻阻值R=

U1

I1

=

1.2V

0.12A

10Ω．
故答案为：10．
（7）由题意知，滑动变阻器两端的电压是3V，由表二可知，当电路电流I=0.10A时，滑动变阻器接入电路的阻值
R_滑=

U滑

I

=

3V

0.10A

=30Ω＞20Ω，因此小红实验时选择的变阻器规格是“50Ω  1A”．
故答案为：50Ω  1A．

点评：本实验应用了控制变量法，认真分析表中所给实验数据、熟练应用串联电路特点、欧姆定律、控制变量法是正确解题的关键．